[發(fā)明專利]一種外界風(fēng)作用下腔室火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201410043871.1 | 申請(qǐng)日: | 2014-01-29 |
| 公開(公告)號(hào): | CN103761919B | 公開(公告)日: | 2017-01-18 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 紀(jì)杰;李林杰;原向勇;李開源;范傳剛;付艷云;李曼;萬(wàn)華仙 | 申請(qǐng)(專利權(quán))人: | 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) |
| 主分類號(hào): | G09B25/00 | 分類號(hào): | G09B25/00 |
| 代理公司: | 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司11251 | 代理人: | 成金玉 |
| 地址: | 230026 安*** | 國(guó)省代碼: | 安徽;34 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 外界 作用 下腔室 火災(zāi) 模擬 實(shí)驗(yàn) 裝置 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于火災(zāi)安全技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種外界風(fēng)作用下腔室火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置,其具體為研究外界風(fēng)作用下腔室火災(zāi)熱釋放速率、煙氣流動(dòng)、溫度分布、煙氣成分、補(bǔ)風(fēng)速度、熱輻射通量、火焰形態(tài)、窗臺(tái)溢流的模擬實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,高層建筑的數(shù)量越來越多,高度越來越高,結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。伴隨著大量的高層建筑火災(zāi)的發(fā)生,高層建筑火災(zāi)安全問題引起人們的廣泛關(guān)注和深刻思考。高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí),著火房間內(nèi)的火焰通過破碎的窗戶向上蔓延,從而危害其他樓層人員的安全。火焰自下而上的蔓延主要是由于火焰的熱輻射和熱對(duì)流造成的,而熱輻射和熱對(duì)流與通過窗口火溢流的高度和距離以及溫度有很大關(guān)系。研究室內(nèi)火災(zāi)的發(fā)展規(guī)律,對(duì)于防止火災(zāi)發(fā)生、火災(zāi)的救援工作乃至建筑的防火和防排煙設(shè)計(jì)都具有極其重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。因此,研究高層建筑房間溢流火焰的豎直高度、水平寬度以及溫度分布具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
室內(nèi)火災(zāi)的典型特征是火災(zāi)發(fā)生在相對(duì)封閉而又具有特定開口的空間里,這種特定的開口一般為敞開的門窗,它們使火焰或煙氣得以蔓延到室外或者相鄰房間。煙氣或火焰通過開口上方溢出房間,而新鮮空氣從開口底部流入房間。在燃料控制燃燒狀態(tài)下,室內(nèi)火災(zāi)發(fā)展到一定階段,熱煙氣通過側(cè)向開口溢出,室外冷空氣從開口底部流入房間,形成一個(gè)常見的煙氣溢流場(chǎng)景(如陽(yáng)臺(tái)溢流、窗口溢流)。當(dāng)室內(nèi)火災(zāi)發(fā)展到通風(fēng)控制時(shí)候,火焰伴隨高溫?zé)釤煔馔ㄟ^開口上方溢出房間,同時(shí)大量未燃燃料溢出到開口外部,在開口外部發(fā)生激烈而持續(xù)的燃燒,形成開口火溢流現(xiàn)象,與此同時(shí)新鮮空氣從開口底部流入房間。
對(duì)于腔室火災(zāi)和窗口溢流,國(guó)內(nèi)外已有一些研究人員開展不同形式的實(shí)驗(yàn)研究,他們分別根據(jù)特定房間的特點(diǎn)和某些預(yù)定的目的,開展了不同尺度的實(shí)驗(yàn)研究。Kawagoe通過對(duì)小開口情況下火災(zāi)的研究,發(fā)現(xiàn)了通風(fēng)條件對(duì)于室內(nèi)火災(zāi)發(fā)展的作用,提出了燃燒速率和通風(fēng)因子的關(guān)系。Tewarson使用木垛和池火作為燃料開展了室內(nèi)火災(zāi)實(shí)驗(yàn),將燃燒區(qū)域分成了四部分,并給出了可以用來預(yù)測(cè)不同燃燒區(qū)域分界面的公式。Yokoi在開口上部有豎直壁面的燃燒腔室使用酒精為燃料進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)從不同開口尺寸的窗戶溢出火羽流溫度和速度分布進(jìn)行了研究。Webster使用木垛為燃料,研究了小尺度立方體燃燒室模型實(shí)驗(yàn)的火焰高度。Oleszkiewicz對(duì)外部燃燒中火焰的輻射和火焰沿著建筑外壁面向上蔓延的情況進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。Ohmiya等人建立了一個(gè)腔室模型來預(yù)測(cè)燃燒速率,開展了一系列小尺寸實(shí)驗(yàn)來研究開口外部火焰的特性。陸凱華等人研究了兩邊側(cè)墻限制條件下建筑外立面開口火焰溢出行為,分析了側(cè)墻對(duì)建筑外立面開口溢出火焰高度特征的影響機(jī)制,提出了基于側(cè)墻間距大小和開口大小的無量綱耦合火焰高度模型。
前人針對(duì)外界風(fēng)不存在的情況下進(jìn)行了腔室火災(zāi)和窗口溢流相關(guān)的研究,實(shí)際火災(zāi)通常不是在無風(fēng)條件下發(fā)生發(fā)展的。環(huán)境中氣體的流動(dòng),將對(duì)處于其中的火災(zāi)行為產(chǎn)生重大的影響。在風(fēng)力的作用下,火災(zāi)燃燒的蔓延和煙氣的擴(kuò)散將由環(huán)境風(fēng)的方向和大小決定。建筑火災(zāi)中,風(fēng)的存在也將會(huì)對(duì)室內(nèi)煙氣流動(dòng)與蔓延產(chǎn)生影響,這主要體現(xiàn)在風(fēng)對(duì)火羽流行為的影響上。
前人針對(duì)著火房間只有一個(gè)開口的情況做了一些研究,針對(duì)兩個(gè)開口的著火房間情況研究較少。當(dāng)著火房間有兩個(gè)開口,并且高度不同時(shí),房間中將會(huì)產(chǎn)生煙囪效應(yīng),煙氣將從較高的開口流出房間,空氣從較低的開口流入房間,煙囪效應(yīng)的形成會(huì)使得房間中的燃燒加劇,并且影響溢流火焰的形態(tài)。同時(shí),由于外界風(fēng)的大小隨著海拔高度成指數(shù)增加,隨著高層建筑高度的增加,外界風(fēng)的作用也越來越顯著。外界風(fēng)可能加速火焰在建筑物表面的蔓延,同時(shí)影響著火房間內(nèi)的燃燒。本文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要研究?jī)蓚€(gè)開口的著火房間內(nèi)的可燃物在煙囪效應(yīng)和外界風(fēng)的耦合作用下的燃燒情況和溢流火焰的特征。
由于全尺寸火災(zāi)實(shí)驗(yàn)需要調(diào)動(dòng)大量的人力物力,經(jīng)濟(jì)耗費(fèi)大,受各種因素影響大,條件難以控制,可重復(fù)性差,因此不易開展。而開展?jié)M足相似性理論的小尺寸實(shí)驗(yàn)研究以揭示外界風(fēng)對(duì)腔室火災(zāi)的影響,是一種較好的選擇。同時(shí),小尺寸實(shí)驗(yàn)具有易操控性、良好的可再現(xiàn)性以及測(cè)量結(jié)果的可信度高等優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種外界風(fēng)作用下腔室火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置,能夠在實(shí)驗(yàn)室模擬外界風(fēng)作用下腔室火災(zāi)燃燒情況,研究外界風(fēng)作用下腔室火災(zāi)發(fā)展和窗臺(tái)溢流規(guī)律。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種外界風(fēng)作用下腔室火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)裝置,包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)主體、外立面、外界風(fēng)系統(tǒng)以及配套測(cè)控系統(tǒng),
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